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Dispositif mesureur de débit.
La présente invention concerne un dispositif pour mesurer le débit pondéral dans une conduite de matières coulantes telles que des substances en grains et en particules, par exemple du blé et d'autres grains, de la farine, du sucre et du sable.
Le seul appareil largement utilisépour mesurer avec pré- cision le cébit pondéral de matières en particules est un disposi- tif de pesage par lots dans lequel une certaine quantité de la ma- tière s'écoulant est recueillie dans une trémie ou dans un disposi- tif de retenue et est ainsi pesée dans la trémie ou après avoir été transférée dans un plateau de balance séparé. La nature in ternit- tente des opérations de pesage par lots est peu souhaitable mais on l'accepte, lorsque la précision de l'opération prime, parce que tou- tes les réalisations proposées pour mesurer en continu le débit de
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ces matières dans une conduite sont excessivement peu précises, même lorsqu'elles sont complexes et coûteuses, et ne font guère plus qu'indiquer le début et la fin du passage des matières.
Cela étant, il n'a pas été possible jusqu'à présent de mesurer d'une façon continue le débit pondéral d'une matière sans interrompre son écoulement.
La présente invention a pour but brincipal de procurer un dispositif pratique pour Mesurer d'une faon continue le débit pondéral de matières circulant dans une conduite sans interrompre leur écoulement. Dans ce dispositif un élément de pesée est in- tercalé dans la conduite et est attaqué par la matière, la forée résultant de l'impact étant mesurée et reflétant le débit ponde* ral, et la précision de cette mesure étant assurée en obligeant en substance toute la matière à frapper 1'élément de pesée à une vitesse connue.
Dans une forme d'exécution pratique, on prédéter- mine la vitesse d'impact en imposant une vitesse en substance nulle à la matière dans un sens vertical à une distance connue au-dessus de l'élément de pesée, et la pesanteur détermine la vitesse d'im- pact ; l'élément de pesée est façonné pour recevoir et utiliser au mieux l'énergie d'impact sans entraver le passage de la matière
Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel : la Fig. 1 est une coupe verticale arrachée d'une conduite dans laquelle le dispositif de l'Invention est incorporé;
et, la Fig. 2 est une coupe verticale arrachée semblable à celle de la Fig. 1 mais comprenant également un dispositif pour diviser le courant principal en plusieurs courants secondaires*
L'appareil représenté sur la Fig. 1 comprend une conduite en substance verticale désignée d'une façon générale par la chiffre 10. La conduite 10 comporte une entrée 11 communiquant avec une goulotte ou buse d'alimentation inclln-e 12. Un orifice ae décharge 13 est prévu à l'extrémité inférieure de la conduite 10 et peut
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communiquer avec une trémie ou d'autres conduites d'écoulement qui ne sont pas représentées.
Dans la construction spécifique représentée, la goulotte d'alimentation 12 est d'une pièce avec une section évasée ou en òrne d'entonnoir inversé 14 qui fait partie de la conduite verticale 10. La section 14 est équipée à son extrémité inférieure d'une bride latérale 15 qui vient contre une 'bride semblable 16 d'une section de conduite 17 en substance en forme d'entonnoir.
Les sections 14 et 17 sont assemblées en soudant par points les brides contiguës 15 et 16 ou en posant des vis ou des rivets dans des trous prévus à cet effet*
Des sections de conduite 19 et 20 de même forme est orien- tées de la même façon sont placées en dessous des sections 14 et 17 qui forment une chambre de distribution 18, les sections 19 et 20 comportant respectivement des brides contigues 21 et 22 qui sont fixées l'une à l'autre. Les sections inférieures forcent une chambre de mesure ou de pesage 23.
Il est clair que les sections adjacentes 17 et 19 qui peuvent être d'une pièce comme le montre la Fig. 1, délimitent un passage étranglé ou orifice 24 que la matière doit traverser pour passer de la chau.bre de distribution 18 dans la chambre de mesure 23.
La conduite 10 et la goulotte d'alimentation 12 peuvent être en toute matière appropriée (telle que de la tôle d'acier) qui est habituellement choisie de façon à ne pas être attaquée par les matières en circulation. De même, la construction spécifique de la conduite 10 peut prendre de nombreuses formes différentes quoique la forme précise représentée soit avantageuse.
Un disque 25 est monté dans la chambre de distribution 18 et est fixé à l'arbre 28 d'un moteur 27. Cela étant,, lorsque le moteur est excitée le disque 25 tourne. Il est à remarquer que le disque a un diamètre qui correspond au diamètre ce l'entrée 11 de sorte qu'en substance toute la matière qui passe dans l'entrée est interceptée par le disque qui arrêts ainsi la chute libre de la matière. L'arbre 26 du moteur traverse une ouverture 28 ménagée
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dans la paroi de la goulotte d'alimentation 12 et permet donc de monter \e moteur à l'extérieur de cette goulotte. Un joint d'é- tanchéité tel qu'un presse-étoupe 29 est de préférence associé à l'arbre et à l'ouverture de manière à empêcher la matière de s'é- chapper le long de l'arbre.
On seul utiliser n'importe quel montage approprié pour supporter le moteur par rapport aux conduites.
Un élément de pesée 30 est monté dans la chambre de mesure 23 et a la forme d'une sphère supportée à son axe vertical par un fléau désigné d'une façon générale par le chiffre 31. Le fléau 31 comporte un bras en substance horizontal 32 qui traverse une ouver- ture 33 ménagée dans la paroi de la section 19 de la conduite ,et qui est supporté de manière à pouvoir pivoter sur un couteau 34 qui peut être monté à l'extérieur de la section 19 de la conduite sur sa bride 21. Un joint d'étanchéité 35 enferme de préférence l'ouverture 33 et la partie du bras 32 qui la traverse de manière à empêcher la matière de s'échapper.
Il est clair que le joint d'étanchéité 35 ne doit pas limiter le pivotement libre du fléau; il peut avoir la forme d'un manchon en caoutchouc ou autre matière flexible.
A son extrémité intérieure, le bras 32 est coudé vers le bas et latéralement et présente une partie courbe 36 comportant un rayon de courbure correspondant à celui de l'élément de pesée sphérique 30. La partie courbe 36 peut être d'une pièce avec le bras 32 et, à son extrémité inférieure, elle est équipée d'une broche verticale orientée vers le haut 37, filetée à son extrémité (comme montré en 38) de façon à recevoir rigidement l'élément de pesée 30. A son extrémité extérieure, le fléau ou en particulier son bras 32, est équipé d'une aiguille 39 coopérant avec une échel- le 40 portant des indices numériques.
Des moyens sont prévus pour solliciter ou équilibrer l'élément ue pesée 30 et pour calibrer l'élément de pesée, le fléau et l'échelle associés pour différentes matières éventuelle- ment passées dans la conduite 10. Différentssystèmes peuvent
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être utilisés pour réaliser cet équilibrage et ce réglage - par exemple un ressort comportant des moyens réglables pour modifier sélectivement sa tension, ou le curseur lesté 41 qui est mobile le long de l'axe longitudinal du bras 32 et qui est maintenu à des endroits prédéterminas le long de ce bras au moyen d'une dent qui s'engage dans des encoches 42 ménagées dans la face supérieure du bras.
Le curseur 41 est évidemment un réglage grossier et un réglage micrométrique est avantageusement prévu et comprend une tige filetée 43 portant un poids à visser 44. Si on le désire, le bras 32 peut comporter une échelle longitudinale calibrée pour indiquer .La position préférée du curseur 41 pour les différentes matières passant dans la conduite 10.
La construction modifiée représentée sur la Fig. 2 est en substance semblable à celle décrite avec référence à la Fig. 1, pour cette raison, les éléments identiques ne sont pas décrits et sont identifiés par les mêmes chiffres de référence affectés de l'indice prime. Outre qu'elle constitue une variante de la construction représentée sur la Fig. 1, la Fig. 2, représente la position normale de l'élément de pesée et du fléau lorsqu'aucune matière ne passe dans la conduite, tandis que la Fig. 1 représen- te la position préférée de ces éléments lorsque le volume de ma- tière normal passe dans la conduite.
Ainsi, comme le montre le dessin, en cas de débit nul, le fléau pivote légèrement d'une position horizontale autour de son couteau dans le sens des aiguilles d'une montre, avec pour résultat que l'axe de l'élément de pesée fait un petit angle avec la verticale. D'autre part, dans des conditions de débit normales, le fléau est en substance horizontal de sorte que l'axe de la sphère, c'est-à-dire l'axe déterminé par une ligne passant par le centre géométrique de la sphère et le point de sa surface t où elle est réunie au fléau, est en substance vertical. On obtient ainsi une indication plus précise des varia- tions de débit à partir de la normale.
La matière qui passe dans
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la conduite est représentée sur la Fig. 1 et est indiquée d'une faon générale par le chiffre 45.
La construction de la Fig. 2 comporte un dispositif ser- vant à diviser la matière en plusieurs courants et, à cet effet, l'orifice de sortie délimité par la section 20' est divisé par une ou plusieurs chicanes de séparation 46. Une chicane de séparation est représentée et l'orifice de décharge caaprend donc deux sorties séparées 47 et 48 qui communiquent respectivement avec des condui- tes 49 et 50. La chicane 46 est rigidement fixée aux parois adja- centes des conduites 49 et 50 et s'étend diamétralement dans l'ori- fice de décharge en -Ligne avec l'axe vertical de l'élément de pe- sée sphérique 30'.
La matière, qui est ainsi uniformément répartie autour de la chambre de mesure 23', est donc également divisée par la chicane 46 en deux courants séparés, avec pour résultat que les courants qui passent dans les conduites 4 et 50 sont approximati- vement égaux. Comme indiqué plus haut, une ou plusieurs chicanes peuvent être prévues pour délimiter le nombre de segments de sor- tie désirés, chaque segment étant raccordé à une conduite séparée.
Pour l'utiliser, on monte l'appareil dans une conduite telle que représentée sur les Figs. 1 et 2 de la façon décrite plus haut. Lorsque la matière descend par la goulotte d'alimen- tation 12, en substance toute sa masse est momentanément arrêtée par un diffuseur 25 qui, à ce moment, peut ou non être entraîné en rotation par le moteur 27, selon la matière traitée et sa ten- dance à s'accumuler ou non sur le disoue (le disque étant entra!- né en rotation si la matière présente cette tendance). Le diffu- seur oblige la matière arrêtée à se déplacer vers .L'extérieur et vers le bas en contact avec les parois inclinées vers le bas et vers l'intérieur de la section 17 de la conduite verticale.
La goulotte 12 et la section 17 sont de préférence reliées par une buse verticale de manière à diriger toute la matière vers le bas sur le disque diffuseur. Ainsi, toutes .les particules ou quantités
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de matière qui tombent du disque 25 ont en substance la même vi- tesse de chute initiale qui est très proche de zéro. Le disque sert donc à répartir la matière uniformément dans toute la sec- tion de la conduite verticale.
A mesure que la matière descend en tombant du disque 25, elle est déviée vers l'intérieur par les parois convergentes de la section 17 de la conduite et doit passer, par l'orifice étran- glé 24. Puisque le diamètre de Isolément de pesée sphérique 30 est approximativement égal au diamètre de l'orifice 24, en substan- ce toutes les particules tombent sur l'élément de pesée et, le .frappent. La force résultante appliquée à l'élément de pesée la fait descendre ou pivoter en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de son couteau 34 depuis la position anitiale ou position d'écoulement représentée sur la Fig. 2 jusqu'à la posi- tion médiane représentée sur la Fig. 1.
Après avoir heurté l'élé- ment de pesée, les particules descendent et sortent de la section de conduite verticale par son orifice 13 (dans la ferme d'exécu- tion représenté sur la Fig. 1) ou par les orifices 47 et 48 de la forme d'exécution de la Fig. 2.
L'élément de pesée est de préférence réglé au moyen des poids 41 et: 44 de façon que l'aiguille 39 soit centrée sur l'échelle 40 lorsque le débit; de -La matière passant dans la con- duite verticale est normal. Si le débit dépasse la valeur normale, la sphère 30 descend et l'aiguille 39 monte évidemment le long de l'échelle pour indiquer cette augmentation de débit. Au contrai- re, si le débit diminue, la sphère et l'aiguille pivotent dans le sens des aiguilles danne montre aubour du couteau 34 et donnent donc une indication visible de la diminution du débit.
On a constaté que les variations sont indiquées avec plus de précision lorsque la position de la sphère 30 lors du aébit normal est telle que re- présentée sur la Fig. 1, le diamètre de la sphère défini par' le point de liaison à la broche 37 étant ainsi dans un plan vertical.
Comme noté plus haut, il peut être nécessaire de régler
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l'élément de pesée pour des matières de différents types et le réglage de ce dispositif est assuré par le curseur 41 qui peut ' coulisser le long du fléau 32 de distances définies par les enco- ches 42 et par le poids micrométrique 44 vissé sur la tige 43.
Si une matière ayant un poids spécifique plus faible passe dans la conduite, sa force d'impact totale qui agit vers.Le bas sur la @ sphère 30 est moindre, ce qui nécessite un déplacement des poids
41 et 44 vers la gauche comme le montre la Fig. 1 et, au contrai- re, des matières de poids spécifique plus élevé nécessitent un déplacement des poids vers, la droite le long du fléau 32.
Il faut que l'élément de pesée 30 permette le passage immédiat des particules après l'impact et sa forme sphérique per- met d'obtenir ce résultat. On remarquera qu'en substance toute la moitié inférieure de la sphère 30 est en substance inactive c'est-à-dire qu'elle n'est pas attaquée par la matière qui passe ' dons la conduite et le dispositif 30 pourrait donc être hémisphé- rique. Afin que le dispositif soit présis, chaque particule qui frappe l'élément 30 doit fournir la même quantité d'énergie indé- pendamment du point sur sa surface où l'impact se produit.
La forme sphérique ou en particulier hémisphérique assure l'obtention de ce résultat qui peut être obtenu par une analyse des forces impliquées. C'est-à-dire que la force qui oblige le dispositif 30 à pivoter en sens inverse des aiguilles d'une montre autour du couteau 34 est égale à la force formée de la somme des composantes de force individuelles orientées vers le bas résultant de l'impact de chaque particule sur la surface sphé- rique et cette force totale a un point d'application réel le long du diamètre de la sphère défini par le point de liaison de la bro- che 37 à cette sphère.
On estime que la forme sphérique représen- tée est la seule òrne pratique qui compense automaticuement les différents points d'impact sur la surface de la sphère de manière à permettre à chaque particule d'exercer le même moment utile vers le bas, ou force d'impact, indépendamment de l'endroit où les par-
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Houles frappent la.surface (en supposant que les particules sont de poids identiques et ont ces vitesses identiques au moment de l'impact).
Théoriquement, un élément de pesée parabolique don- ne les meilleurs résultats sous ce rapport mais la forma sphé- riaue est une approximation suffisamment bonne, à Moins qu'on Utilise des constructions excessivement grandes pour obtenir les précisions requises, et la construction sphérique est moins cour- teuse et plus facile à réaliser.
REVENDICATIONS,
1.- Dispositif pour mesurer le débit volume brique de matières en grains et matières analogues passant dans une condui- te, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de pesée placé dans la conduite de manière à être attaqué en substance car toute la matière passant dans cette conduite, un dispositif pour impo- ser à cette matière une vitesse connue au moment de l'impact avec l'élément de pesée, et un dispositif pour mesurer la force exer- cée sur l'élément de pesée à la suite de l'impact de la matière sur cet élément, pour déterminer la valeur de cet impact qui re- flète le débit pondéral de la matière.